天津工业大学嵌入式期末复习

嵌入式期末重点

———J_x_T

一、单选题（1分*15）

二、填空题（1分*15）

三、简答题（5分*5）

四、程序题（12分+13分）(来自操作系统实验)

五、综合题（20分）（实验，给图和功能进行分析和编程，任务、

优先级、中断…写代码。）

嵌入式系统的整体架构

※硬件

§操作模式和特权极别

两种操作模式分别为：处理者模式(handler mode)和线程模式（thread mode）。两种特权等级分别为：特权级和用户级。

1、操作模式转换

1、复位后，CM3默认进入特权级线程模式；

2、从特权级切换到用户级，置位CONTROL[0]；

3、用户级切换回特权级，必须执行指令SVC，触发SVC异常，在异常服务例程

中清零CONTROL[0]才能回到特权级;

4、处理异常服务例程必须使用特权级HANDLEER模式;

5、由特权级线程模式触发异常，异常处理完成后依然回到特权级线程模式；

由用户级线程模式触发异常，异常处理完成后依然回到用户级线程模式。

2、R13栈指针与处理模式

MSP（主栈指针）:默认栈指针，被操作系统（OS）内核以及异常处理使用。 PSP（进程栈指针）：被用户应用程序代码使用。

3、特殊寄存器与处理模式

Cortex-M3 中的特殊功能寄存器包括：

程序状态寄存器组（xPSR）（APSR、IPSR、EPSR）

中断屏蔽寄存器组（PRIMASK, FAULTMASK,以及 BASEPRI）

控制寄存器（CONTROL）

CONTROL寄存器只有最低两位[1:0]有意义。

CONTROL寄存器主要用来定义特权等级、选择堆栈指针。

特殊寄存器只能被专用的 MSR/MRS 指令访问，而且它们也没有与之相关联的访问地址，即存储器地址。

MRS 通用寄存器, 特殊寄存器; 读特殊功能寄存器的值到通用寄存器

MSR 特殊寄存器, 通用寄存器 ; 写通用寄存器的值到特殊功能寄存器

CONTROL 寄存器也是通过 MRS 和 MSR 指令来操作的：

MRS R0, CONTROL ；将CONTROL寄存器读入R0

MSR CONTROL, R0 ；将R0寄存器读入CONTROL

§异常处理

所有的异常均在handler模式下处理

进入异常时，自动压栈，退出异常时，自动出栈

什么时候手动？？

§存储系统

CM3支持两种存储模式：小端模式、大端模式（P85）

小端模式，高地址存高字节，低地址存低字节

大端模式，高地址存低字节，低地址存高字节

若存0x12345678，则小端：0x12345678大端：0x78563412

位带操作（P75）有两个区（内部的外设和RAM

§异常向量表，中断优先级，中断机制（p97，p128）

1、异常向量表

1、2、3不可编程，不能被除能，不能被屏蔽，优先级不能配置。

4-15可以被除能，但是除能后可以上访到hardfault

2、中断优先级定义规则

举例：

（1）2位有效

优先等级：

0x00、 0x40、 0x80 、0xc0

（2）3位有效

优先等级：

0x20、 0x40、 0x60 、0x80 、 0xc0、 0xe0

（3）4位有效

优先等级：

0x10 、0x20、 0x30、0x40、0x60 、0x60 、0x70、0x80 、0x90 、0xA0、0xB0、0xC0、 0xD0、0xE0

§咬尾中断（128）

当处理器在响应某异常时，如果又发生其它异常，但它们优先级不够高，则被阻塞。在当前的异常执行返回后，系统处理悬起的异常时，倘若还是先POP，然后又把POP出来的内容PUSH回去，白白浪费CPU时间，因此，uc/os-III继续使用上一个异常已经PUSH好的成果，消除了压栈和出栈时间，前后只执行了一次入栈/出栈操作。如图9.2所示。

§晚到（的高优先级）异常

CM3的中断处理还有另一个机制，它强调了优先级的作用，这就是“晚到的异常处理”。当CM3对某异常的响应序列还处在早期：入栈的阶段，尚未执行其服务例程时，如果此时收到了高优先级异常的请求，则本次入栈就成了为高优先级中断所做的了——入栈后，将执行高优先级异常的服务例程。可见，它虽然来晚了，却还是因优先级高而受到偏袒，低优先级的异常为它“火中取栗”。

比如，若在响应某低优先级异常#1的早期，检测到了高优先级异常#2，则只要#2没有太晚，就能以“晚到中断”的方式处理——在入栈完毕后执行ISR #2，如图9.3所示。如果异常#2来得太晚，以至于已经执行了ISR #1的指令，则按普通的抢占处理，这会需要更多的处理器时间和额外32字节的堆栈空间。

在ISR #2执行完毕后，则以刚刚讲过的“咬尾中断”方式，来启动ISR #1的执行。

§vector可以于哪两个区？

为了支持动态重分发中断，CM3 允许向量表重定位——从其它地址处开始定位各异常向量。这些地址对应的区域可以是代码区，但更多是在RAM 区。

§流水线（p88）

M3为三级流水线架构

取指（Fetch）——用来计算下一个预取指令的地址，从指令空间中取出指令，或者自动加载中断向量。(处理指令并将结果写回寄存器)

译码（Decode）——译码指令，产生操作数的地址，产生LR寄存器值。（识

执行（Execute）——执行指令，产生回写与执行结果，以及进行逻辑运算并产生分支跳转。（从寄存器装载一条指令PC总是指向正在取指的指令）

§指令集

开关中断指令，访问寄存器指令，CPU进入睡眠指令。

清零（开中断）置位(关中断)

MRS R0, PRIMASK MRS R0, PRIMASK

AND R0,~(1<<0) ORR R0,1<<0

MSR PRIMASK,R0 MSR PRIMASK,R0

清零 CPSIE I 置位 CPSID I

进入睡眠：等待中断WFI；等待事件：WFE

※操作系统

§任务的5种状态，什么时候属于休眠态